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浅议ＰＬＣ对信号的处理与ＰＩＤ控制

摘要：可编程序控制器(PLC)作为一种集数据处理、程序控制、参数调节和

数据通信功能于一体的工业控制器，直接用于各种不同环境并能可靠地工作，本

文从对信号处理与PID控制两个方面来阐述PLC的应用。

关键词：PLC信号处理PID

目前在工业生产中PLC在闭环控制系统中的应用越来越广泛，而且常常把

PLC对信号的处理过程看作是连续的，忽略了PLC对信号的实际的处理情况，

虽然有些情况下能达到控制要求，但对于一些要求控制精度较高的控制系统，就

不能再视为连续的了，否则建立的数学模型与实际系统的情况相差就较大，进而

造成对实际系统分析的困难。

在工业生产过程中，一般用闭环控制方式来控制温度，压力，流量，转速等

这些连续变化的模拟量，无论模拟调节器的模拟控制系统，或者可编程逻辑控制

器(PLC)的数字控制系统，PID(比例、积分、微分)控制，都得到了广泛的应用，

这是因为PID控制具有三个优点：(1)不需要求出控制系统的数字模型；(2)PID

调节器具有典型的结构，程序设计简单，参数调整方便；(3)它具有较强的灵活

性和适应性，根据被控对象，可以采用PID控制的改进方式，如：PI，PD，带

死区的PID，积分分离式PID，变速积分PID等。

1PLC功能结构的基本原理及特点

可编程控制器(ProgrammableLogicController，PLC)是一种专门为工业环境

下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来

在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的面向用

户的指令，并能通过数字式或模拟式的输入或输出，控制各种类型的机械或生产

过程，以PLC在闭环控制系统中的功能结构进行分析。

图1为PLC在闭环控制系统中的功能结构原理图。图中虚线框内为PLC的

功能结构部分，D／A为数模转换器，A/D为模数转换器，PLC的参考输入为数

字量，输出信号为模拟量，反馈信号也为模拟量。

由其构成的电路具有如下特点：1可靠性高，抗干扰能力强：2采用模块

化组合结构；3编程语言简单易学：4可以在线，柔韧性好。

现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数

据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些

数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通

信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。

2PLC对信号的处理分析

在实际工程控制中，PLC主要通过各类接口模块，实现对工业设备或生产过

程的检测与控制，而来自被控对象或被控生产过程的各种参数，称之为输入信号。

因这些信号都来自于环境复杂的控制现场，在带来有用信号的同时，也会有一些

因使用条件和外界因素造成恶劣影响的变化信号，这类信号称之为干扰信号：干

扰信号的出现，使PLC所采集到的信号出现了不真实性。从而造成系统工作紊

乱和错误。为了消除干扰，准确地获得真实信号，就需要对采样输入的信号进行

滤波处理。在处理PLC控制中，输入信号的采样主要由系统完成，但系统很少

有滤波功能，只要有输入信号出现，系统就将其采样输入到内存中，供控制程序

使用，故输入信号的滤波主要依靠软件来完成。

PLC的输出信号比较简单。PLC的电源输出与各继电器线圈、电磁阀线圈

或指示灯等元件相连，或驱动某元件动作，或发出某信号。

从图1可以看出，由于参考输入是数字量，所以在反馈值与参考输入进行比

较前必须要经过A／D转换为数字量，因此求和运算之后的误差信号也是一个数

字信号，但是这个数字信号不能直接输入到控制对象(输入到控制对象的信号为

电压或电流模拟信号)，所以要经过D／A(数字量转换为模拟量、之后才能输入

到控制对象。

3PLC中PID的控制方式

在可编程序控制器中对模拟量实现PID控制一般采用以下几种方法，

(1)使用PID过程控制模块。这些模块的PID控制程序是生产厂家设计的，

用户只需设置一些参数即可使用，但它的价格昂贵。

(2)使用PID功能指令。现在很多生产厂家的PLC都有提供PID控制用的功

能指令，它们实际上是用于PID控制的